O'Audi
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小学校の低学年で半田ごてを握り、小学校の中学年で憧れの放送委員に。その後、高校卒業までの9年間ずっと放送委員で、ケーブル製作や機材修理の日々。 本業はソフトウエアなんですが、半田ごてのキャリアのほう…

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至福のひととき
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uTracer3+で2A3の測定

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2020年02月11日

uTracer3+で2A3(フィラメント電圧が2.5V)を測定してみました。

uTracer3+は、電源電圧(19.5V)をPWMで制御してヒータ電源として使用しています。
そのため、2A3の様な低電圧(大電流)のヒータ(フィラメント)は上手く制御できません

そこで、2.5V電源を内蔵したアダプタを製作しました。
回路は「こちら」のDになります。

主な部品はこちら。DC/DC電源はムラタ製作所のOKL-T6-W12N-C(秋月 AE-OKL-T/6-W12N-C)です。

内部はこんな感じです。基板上の多回転VRでヒータ電圧を調整できますが、今回は2.5Vに調整してネジロックで固定してあります。

こんな感じで使います。アダプタ側面(電源コネクタの横)のスイッチは電源スイッチです。上方に倒すとONします。

アダプタ上面のスイッチは、ヒータ電圧の切り替えで、右に倒すと0.85Vに、左に倒すと2.5Vになります。
真空管(ヒータ)が冷えている時は、まず0.85Vでヒータを余熱します。
数10秒程度ヒータを余熱してから2.5Vに切り替えることで、ヒータの突入電流を減らします。

2A3を測定する場合は、この2.5V電源内蔵アダプタと300B用のアダプタの両方を使います。(かなり背が高くなりますが... (^^;))
測定結果はこちら。...なんか変です。

2A3をよく見ると、2系統あるフィラメント(並列で接続されている)の1系統が断線していました... (^^;) サーモグラフィーの画像です。2つある「Π」のうちの一方しか温度が上がっていません。
また、フィラメントに流れる電流を測定したところ、定格の半分でした。

フィラメントが片方断線→フィラメント(カソード)の半分が機能せず→エミッション減少、ということの様です。
貴重なデータが採れました。
こちら」のケースも同じ原因かもしれませんね。

--------
[2020/02/24 追記]
2A3の様な直熱管では、ヒータ(フィラメント)電圧を抵抗(固定抵抗、もしくはハムバランサ)で分圧してその中点にカソードをつなぐことが多い様ですが、今回は少々手抜きをしてヒータ電圧の+側にカソードを接続しています。(^^;)
(下記写真で、白線がカソード、赤線がヒータの+側、黒線がヒータの-側)
そのため、ヒータ電圧の中点にカソードを接続した場合と比較すると、uTracer3+で設定したグリッド電圧にヒータ電圧の約1/2(=約1.25V)が追加される形になるので、その分だけIaが多く流れます。

カソードの接続先をヒータの+側/中点/-側に変更した場合の測定結果がuTracerのFAQに投稿されています。

上記投稿のグラフでは、Iaが小さい領域では「+側 > 中点 > -側」の順にならんでいますが、Iaが大きい領域では「+側 > -側 > 中点」の順になります。
これは、Iaが増加すると中点を生成するのに使っている分圧抵抗による電圧降下が影響してくるのだと思われます。
分圧抵抗による電圧降下はIa=53.2mAの時に1.25V(=47Ω/2×53.2mA)になるのですが、ちょうどその付近で-側の曲線と中点の曲線がクロスしています。

分圧抵抗の影響を除く(減らす)には、以下の2つが考えられます。
①分圧抵抗の値をできるだけ小さくする。
→ヒータ電源の容量増加と分圧抵抗の発熱の問題があります。
②カソードをヒータの+側に接続して、グリッド電圧から「ヒータ電圧の半分」を減らす。もしくは、カソードをヒータの-側に接続して、グリッド電圧に「ヒータ電圧の半分」を加える。

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  1. O'Audiさん、こんばんは。

    私の勝手な願望のためにご尽力いただき本当にありがとうございますm(_ _)m

    送った2A3も不良品だったようで検証にも時間がかかったと思います。
    無知故にもっと簡単にできるのかなと思っていた変換アダプタも大掛かりになり恐縮しています。

    しかし片側のフィラメントが切れている写真と電流量が半減することがuTracer3+で証明されたデータは本当に貴重ですね。

    byVOTTA7 at2020-02-11 21:36

  2. KR Audioは300Bや845でもあまり発光しません。

    845はフィラメント電流が一般の3.25Aより低い1Aというのもあると思いますが。

    光らなくて物足りないと思う人もいるかも知れませんがホームシアターでも使えるメリットがあります(笑)

    byVOTTA7 at2020-02-11 23:40

  3. カソードの接続先の「手抜き」をyhhさんに見破られてしましました... (^^;)
    VOTTA7さん、yhhさん、ごめんなさい... m(_ _)m
    お詫びも兼ねて、追記(補足)を記載しておきました。


    O'Audi

    byO'Audi at2020-02-24 11:45

  4. O'Audi様、詳しい解説ありがとうございます。

    それまでμTracer3+では測定出来なかった2A3が素人の私でも扱えるコンパクトで2.5V電源を内蔵した変換アダプタは画期的だと思います。

    μTracer3+のFAQもそれまでよくわかりませんでしたが、今回の説明で2A3の重ね合わせた画像とFAQの画像が一致してよくわかりました。

    byVOTTA7 at2020-02-24 17:12

  5. VOTTA7様、こんばんは。

    度々、申し訳ございません。
    上の2件のレスで、VOTTA7様の「様」が抜けておりました... 本当の申し訳ございません。

    いつもバタバタしていて、もっと落ち着かなければですね。

    O'Audi

    byO'Audi at2020-02-24 17:28

  6. [訂正]
    VOTTA7様、こんばんは。

    フィラメントの片方が切れるという経験がなく、大変良い勉強になりました。仰る通り、貴重なデータですよね。
    測定する前に良く真空管を目視確認すべきだったのですが、テスターでヒータの導通は確認していたので、盲点でした... (^^;)

    ヒータが切れた原因としては、突入電流の可能性も考えられますので、余熱用に電圧切り替えのスイッチを追加してあります。


    ちなみに、KR Audioの2A3ですが、フィラメントに通電しても発光(赤熱)しないのですね。
    ...で、サーモグラフィーの出番となりました。(^^)

    O'Audi

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    by O'Audi at2020-02-11 22:29

    byO'Audi at2020-02-24 17:30

  7. [訂正]
    VOTTA7様、こんばんは。

    > ホームシアターでも使えるメリットがあります(笑)
    なるほど!! 確かにそうですね。
    「真空管=ガラス+フィラメント」だと思っていましたので、目から鱗です!! (笑)

    メタル管はあまり好きではないO'Audi

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    by O'Audi at2020-02-12 23:48

    byO'Audi at2020-02-24 17:33

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